ИЗОМЕРЫ

Большинство радиоактивных ядер испытывают распад единственным образом и превращаются в определенное конечное ядро. Однако существует много ядер, которые распадаются двумя или тремя

способами и образуют различные ядра-продукты, например

Существование таких ядер, имеющих несколько «каналов распада», можно объяснить двумя предположениями:

1) возможно, что радиоактивное ядро данного состава имеет одну определенную внутреннюю структуру, в которой уже заложена возможность распада по различным каналам, с определенным соотношением между вероятностями распада по этим каналам;

2) возможно, что при одном и том же составе ядра могут образоваться несколько различных структур (названных Содди изотопами высшего порядка). Каждая из этих структур имеет один определенный канал распада; распределение интенсивности распада между различными каналами соответствует процентному содержанию каждой структуры в естественном изотопе.

Экспериментальная проверка существования ядер, имеющих одинаковый состав, но различную внутреннюю структуру в основных (невозбужденных) состояниях, затруднена тем, что их невозможно отделить друг от друга известными физическими и химическими методами. Однако при помощи специальных косвенных методов в настоящее время установлено существование свыше 120 ядер, имеющих по две (а некоторые — и три) разновидности, названные изомерами. Радиоактивные изомеры имеют одинаковый состав но испытывают распад по двум (или трем) различным каналам. Например, одна из первых изомерных пар, открытая И. В. Курчатовым и др., — изомеры брома обладают следующими свойствами:

1) основное ядро брома-80 является -радиоактивным и превращается в ядро с периодом полураспада, равным 18 мин;

2) второе ядро брома-80 имеет такой же состав, но оно непосредственно не превращается в ядро криптона-80, а переходит в

указанное выше основное ядро; период полураспада этого перехода равен 4,4 ч. После осуществления этого перехода происходит превращение полученного основного ядра брома-80 в ядро криптона-80.

Условились первое ядро, испытывающее радиоактивное превращение, называть основным, а второе ядро, которое непосредственно не распадается, а переходит в основное ядро без изменения состава, называть изомером. Переход изомера в основное ядро может осуществляться излучением гамма-фотонов или испусканием электронов внутренней конверсии (т. е. передачей энергии превращения одному из электронов оболочки атома). Так как освобождение ядром энергии при постоянном составе рассматривается как переход из возбужденного состояния в основное, то можно полагать, что изомер есть возбужденное состояние основного ядра. Однако, время существования изомеров значительно превосходит время жизни возбужденных состояний, поэтому полагают, что изомер есть метастабильное состояние основного ядра.